Question

化学兴趣小组对某品牌牙膏中碳酸钙含量进行以下探究．
查得资料：该牙膏摩擦剂主要由碳酸钙、氢氧化铝组成；其他成分遇到盐酸时无气体生成．
方案设计：小组的两位同学提出了各自的设计方案
甲同学：利用下图所示装置（图中夹持仪器略去）进行实验，充分反应后，测定C中生成的BaCO₃沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数．
乙同学：也利用图示装置进行实验，充分反应后，测定C装置中反应前后的质量差，得出二氧化碳质量，以确定碳酸钙的质量分数．

小组同学认为甲同学装置还需要进一步完善，在C装置后他们又增加了一个装置，你认为他们增加的装置是    （选填D或E），其目的是    ．同时小组同学经过讨论后认为乙同学的设计存在明显的缺陷，你认为此缺陷是    ．
实验步骤：
（1）检查装置气密性；（2）打开止水夹，缓缓通入一段时间空气；（3）关闭止水夹，打开分液漏斗活塞；（4）再次打开止水夹，缓缓通入一段时间空气；（5）过滤出沉淀，进行适当的处理后称量其质量．
实验过程中，C装置应该在实验步骤    后（填序号）与B装置连接，否则实验结果     （填偏大、偏小或无影响）．
进行实验：同学们分四组准确称取四份样品，每份均为16.00g，按照实验步骤分别进行实验，得到了如下的实验数据：

组别	第一组	第二组	第三组	第四组
沉淀质量（g）	7.86	7.88	7.90	9.86

（1）同学们经过讨论后认为第四组同学的数据不正确．造成数据偏差较大的原因可能是    ：
A．实验结束后通入空气速度太快，装置中的二氧化碳没有完全吸收
B．沉淀过滤后没有洗涤               
C．沉淀没有干燥直接称量
D．称量沉淀质量时，砝码与药品位置放反了
（2）根据另外三组同学的BaCO₃平均质量，计算出了收集到的二氧化碳质量为    g．
（3）计算该样品中碳酸钙的质量分数？（写出计算过程）
实验反思：实验后，有同学提出用氢氧化钙溶液替代氢氧化钡溶液可以直接得到碳酸钙沉淀，称量其质量后即可算出质量分数．大家讨论后认为用氢氧化钡溶液比氢氧化钙更好，请说出他们的理由    （答出一点即可）．

Answer 1

【答案】分析：方案设计：根据实验目的可以知道，为了使实验结果更准确，在C装置后加一个吸收二氧化碳的装置，可以据此解答．而乙同学的装置中没有干燥和除杂装置，而使装置中挥发出的氯化氢气体等进入而使实验结果不准确，可以据此解答该题．
实验步骤：为了防止锥形瓶中空气中含有的二氧化碳进入C装置而被吸收，所以应该在步骤（2）后再连接C装置，可以据此解答该题．
进行实验：（1）A、若通入气体速度过快则会使反应不完全而使称得的质量减少；
B、沉淀过滤后没有洗涤，会使沉淀质量增加；
C、沉淀没有干燥直接称量，可以使称得的质量增加；
D、由于1g以下用游码，所以造成的误差一般不会超过1g，可以据此判断．
（2）根据氢氧化钡溶液和二氧化碳反应的化学方程式结合碳酸钡的质量可以求算出二氧化碳的质量；
（3）根据反应的化学方程式结合二氧化碳的质量可以求算出碳酸钙的质量，进而求出碳酸钙的质量分数．
实验反思：在吸收二氧化碳时，碱溶液的浓度越大越利于吸收，可以据此解答该题．
解答：解：方案设计：根据实验目的可以知道，为了使实验结果更准确，在甲同学的方案中应该在C装置后加一个吸收二氧化碳的装置，所以应该选择E装置．而乙同学的装置中没有干燥和除杂装置，而使装置中挥发出的氯化氢气体等进入而使实验结果不准确，可以据此解答该题．
实验步骤：为了防止锥形瓶中空气中含有的二氧化碳进入C装置而被吸收，所以应该在步骤（2）后再连接C装置．
进行实验：（1）A、若通入气体速度过快则会使反应不完全而使称得的质量减少，故A不对；
B、沉淀过滤后没有洗涤，会使沉淀质量增加，故B正确；
C、沉淀没有干燥直接称量，可以使称得的质量增加，故C正确；D、由于1g以下用游码，所以造成的误差一般不会超过1g，故D不对．
故选BC．
（2）设二氧化碳的质量为x
Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
           44      197
           x       7.88g
 
解得：x=1.76g 
（3）设碳酸钙的质量为y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
y                    1.76g

解得：y=4g
所以碳酸钙的质量分数为：×100%=25%
答：该样品中碳酸钙的质量分数为25%．
实验反思：在吸收二氧化碳时，碱溶液的浓度越大越利于吸收，氢氧化钡的溶解性比氢氧化钙的溶解性好，所以更容易吸收二氧化碳，所以用氢氧化钡溶液比氢氧化钙溶液更好．
故答案为：
方案设计：E；防止空气中的二氧化碳进入C装置影响实验测定；挥发的氯化氢气体等也进入了C 装置．
实验步骤：2；偏大．
进行实验：（1）BC；（2）1.76．
（3）25%．
实验反思：氢氧化钡的溶解性大于氢氧化钙，更容易完全吸收二氧化碳．
点评：本考点属于盐的性质中实验方法和过程的探究，根据物质的化学性质，要认真分析，不仅要把握实验设计的每一个步骤中的实验目的，对于有关的计算要准确，本考点经常出现在实验题中．